8/6/2019 Fuerzas intermoleculares y propiedades fsicas de las sustancias-1

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Fuerzas intermoleculares y propiedades fsicas de las sustancias

Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y Eduardo Reciulschi

Responsable disciplinar: Silvia Blaustein

rea disciplinar: Qumica

Temtica: Interacciones entre partculas de diferentes materiales y relacin consus propiedades

Nivel:Secundario, ciclo orientado

Secuencia didctica elaborada por Educ.ar

Propsitos generales

Promover el uso de los equipos porttiles en el proceso de enseanza y aprendizaje.

Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusin y el intercambio entre pares, la realizacin en conjunto

de la propuesta, la autonoma de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

Estimular la bsqueda y seleccin crtica de informacin proveniente de diferentes soportes, la evaluaci

Introduccin a las actividades

Para poder describir ciertas propiedades de la materia, como los estados de agregacin, la temperatura de ebulliciny la temperatura de fusin, es necesario considerar las fuerzas que mantienen unidas a las partculas que constituyen cada una de las sustancias. A estas fuerzas las denominamos interacciones intermoleculares .

Entre dos partculas de la misma sustancia se establecen fuerzas de atraccin y de repulsin. La interaccin neta entreestas partculas resultar del balance entre estos dos tipos de fuerzas. Esta energa de interaccin entre partculas es

mucho menor que la involucrada cuando se rompe una unin qumica (dentro de la sustancia). Cuando se vencenestas interacciones intermoleculares no se produce un cambio en la composicin qumica del sistema, por lo tanto,determinan propiedades fsicas de las sustancias.

La magnitud de estas interacciones determinar, por ejemplo, la temperatura de ebullicin y de fusin de la sustanciay, por lo tanto, su estado de agregacin. Dentro de este tipo de interacciones se pueden mencionar:

Interacciones dipolo-dipolo permanentes.

Interacciones dipolo-dipolo momentneas.

Interacciones puente de hidrgeno.

Interacciones combinadas entre las anteriores y de todas ellas con iones.

(Ver: Secuencia didctica, fuerzas intermoleculares I ).

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5190http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5190

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reconozcan l o los tipos de interacciones intermoleculares presentes de acuerdo con la polaridad de lassustancias;relacionen las propiedades macroscpicas de una sustancia con su polaridad y las fuerzas intermolecularesque actan entre sus partculas;

predigan interacciones entre partculas de diferentes sustancias.

Actividad 1. Fuerzas intermoleculares, punto de ebullicin, punto de fusin y estado de agregacin

La temperatura de ebullicin de una sustancia se define como la temperatura a la que dicha sustancia cambia delestado lquido al gaseoso. Si la presin ambiente es de 1 atmsfera, se la denomina temperatura de ebullicin normal.Cada sustancia pura tiene una temperatura de ebullicin caracterstica, y esta ser mayor cuanto mayor sea la energade interaccin entre las partculas del lquido.

Por otra parte, la temperatura de fusin de una sustancia es la temperatura a la que una sustancia slida pasa al estado lquido. La temperatura de fusin tambin depende de la presin atmosfrica, pero las variacionesson menores que en el caso de la temperatura de ebullicin. Su valor depender tambin de la fuerza de las interacciones entre las partculas. La siguiente simulacin permite observar los cambios macroscpicosy microscpicos que ocurren durante los cambios de estado para el agua: Cambios de estado.

1. Los puntos de ebullicin de los compuestos formados entre el hidrgeno y los elementos del grupo VIA son:

Agua (H 2O) 100 C.

Sulfuro de hidrgeno (H 2S) -60,8 C.

Seleniuro de hidrgeno (H 2Se) -41,5 C.

Telururo de hidrgeno (H 2Te) -1,8 C.

a) Utilicen la tabla peridica interactiva para buscar las electronegatividades de todos los elementos. Sobre labase de estos valores, calculen las polaridades de cada enlace.

b) Usen el programa Avogadro para predecir la forma y polaridad de las molculas (pueden consultar lasecuencia didctica Uniones covalentes III). Cules son las fuerzas intermoleculares actuando entre ellas? (pueden consultar la secuencia didctica Fuerzas intermoleculares I ).

Justifiquen los puntos de ebullicin encontrados.

c) Grafiquen el punto de ebullicin de las sustancias en funcin del nmero total de electrones en la molcula,utilizando el programa Calc de sus equipos porttiles. Si graficasen las mismas variables para los compuestosentre el hidrgeno y los elementos del grupo VIA, encontraran el mismo patrn? Justifiquen las diferencias.

2. Utilicen las herramientas del programa Writer de sus equipos porttiles, para armar una tabla con las siguientescolumnas. Compltenla. Si es posible, incorporen fotos o diagramas de las sustancias mencionadas.

Sustancia conuniones

Estructura Ejemplo Tipo de interaccinentre partculas

Estado de agregacina temperaturaambiente (20 C)

Inicas Extendida, formadapor cationes y aniones

NaCl Fuerzas electrostticas.In (+)/In (-)

Slido

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/cambios.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/cambios.htm

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Metlica Extendida, formadapor cationes yelectrones libres

Covalente polar conun H unido a Oxgeno

Lquido

Covalente polar sin Hunido a Oxgeno

CHCl3

Covalente no polar Cl 2

Actividad 2. Punto de ebullicin y fusin en el laboratorio1. Realicen el siguiente experimento en el laboratorio, para medir el punto de ebullicin y de fusin del agua.

Hagan cubitos de hielo con agua destilada.

Coloquen dentro de un vaso de precipitados 5 6 cubitos de hielo. Pongan un termmetro entre ellos.

Coloquen el vaso de precipitados sobre una tela metlica ubicada sobre un trpode metlico.

Utilicen un mechero (por ejemplo, de Bunsen) para comenzar a calentar el sistema.

Nota: el vaso de precipitados se calentar, por lo tanto pueden utilizar una agarradera de cocina o unbroche de madera para sostenerlo y no quemarse.

Agiten con cuidado utilizando una varilla de vidrio.

Tomen la temperatura cada 30 segundos hasta que hierva el agua.

a) Utilicen las herramientas del programa Calc para hacer una tabla de temperatura (C) y tiempo (segundos).Usen esta tabla y seleccionen el grfico de dispersin xy, y tracen la curva correspondiente. Determinen lospuntos de ebullicin y fusin del agua utilizando el grfico.

b) Repitan el experimento con agua de la canilla y comparen las temperaturas obtenidas. Qu efecto causasobre el punto de ebullicin y el punto de fusin la presencia de sustancias disueltas?

Actividad 3. Integradora

Si se mezclan dos sustancias, se tienen dos posibilidades:

Se forma un sistema homogneo, es decir, las propiedades de la mezcla son iguales en todas sus porcionesy no se pueden distinguir los componentes que las forman a simple vista;

Se forma un sistema heterogneo, es decir, un sistema que est formado por diferentes fases y laspropiedades de cada una de ellas son diferentes.

Que se forme un tipo de sistema u otro depender de la comparacin entre las fuerzas que actan entre las partculasde cada una de las sustancias y las que pueden establecerse entre partculas diferentes si se mezclan. Los factoresque influyen (energticos y de desorden) son muchos, pero esta actividad se centrar en el tipo de fuerzasintermoleculares de cada una de las sustancias.

Las sustancias polares presentan interacciones del tipo dipolodipolo y, por lo tanto, tendern a mezclarse con otrassustancias que sean capaces de establecer interacciones similares a las ya existentes. Se sabe, por la experiencia

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cotidiana, que el agua y el aceite no se mezclan. El agua presenta fuertes interacciones puente de hidrgeno entre susmolculas, adems de interacciones dipolo-dipolo y de dispersin. El aceite est formado por molculas cuya polaridades muy baja y, por lo tanto, las interacciones entre ellas sern principalmente del tipo dipolo inducido (interaccin dedispersin o de London). Las interacciones presentes entre molculas de agua son muy diferentes a las que se danentre molculas de aceite, por lo tanto, estas permanecern unidas entre s y ambos lquidos no podrn mezclarse.

1. Para comprobar qu tipo de interacciones se establecen entre diferentes tipos de lquidos, formen grupos de 4estudiantes para realizar la siguiente experiencia:

a) Tomen 3 lquidos: agua (destilada o desionizada), etanol (alcohol de la farmacia) y nafta (tambin puedeutilizarse kerosn o aguarrs).

Coloquen porciones de 2 mL de agua en 2 tubos de ensayo.

Agreguen al primer tubo de ensayo 2 ml de etanol. Agiten y anoten cualquier cambio.

Repitan el mismo procedimiento pero agregando 2 mL de nafta.

Coloquen 2 mL de alcohol en un tubo de ensayo y agreguen 2 mL de nafta. Agiten y observen cualquiercambio.

b) Utilicen las herramientas del programa Writer de sus equipos porttiles, para armar una tabla con los

resultados observados.

c) Usen el programa Avogadro para encontrar la geometra y la polaridad del agua, el etanol y el octano(componente principal de la nafta). (Pueden ver la secuencia didctica Uniones covalentes III). Establezcancules son las fuerzas intermoleculares entre cada una de ellas (pueden ver secuencia didctica Fuerzasintermoleculares I ). Interpreten los resultados obtenidos con base en estas ltimas.

d) Para poder visualizar las posibles interacciones entre diferentes tipos de sustancias, miren la siguientesimulacin:http://www.colegioheidelberg.com/deps/fsicaqumicaBAK/applets/Intermoleculares2/intermolec2.htm .

Enlaces de inters y utilidad para el trabajo

Actividad: Uniones qumicas

Actividad: Uniones covalentes I

Actividad: Uniones covalentes II

Actividad: Uniones covalentes III

Actividad: Iones I

Actividad: Iones II

Actividad: Unin metlica

Actividad: Unin inica

Actividad: Fuerzas intermoleculares I

Actividad: Solubilidad de slidos

Actividad: Precipitacin y ablandamiento de agua

http://www.colegioheidelberg.com/deps/fisicaquimicaBAK/applets/Intermoleculares2/intermolec2.htmhttp://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5252http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5247http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5248http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5250http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5202http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5204http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5246http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5251http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5190http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5236http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5236http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5190http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5251http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5246http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5204http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5202http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5250http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5248http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5247http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5252http://www.colegioheidelberg.com/deps/fisicaquimicaBAK/applets/Intermoleculares2/intermolec2.htm

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Webgrafa recomendadahttp://www.colegioheidelberg.com/deps/fsicaqumicaBAK/applets/intermoleculares2/intermolec2.htm . Todaslas interacciones moleculares.

Enlaces de hidrgeno entre molculas de agua . Puentes de hidrgeno molcula de agua.

Fuerzas inermoleculares . Presenta todas las estructuras. Tiene preguntas con respuestas interactivas.

Las fuerzas entre molculas . Definiciones, diagramas interesantes, con un diagrama de flujo de resumen (en ingls).

Enlaces polares . Grficos de enlaces polares (en ingls).

Fuerzas intermoleculares

Polaridad de enlaces y molculas. Momento dipolar . Polaridad de los enlaces.

Polaridad de enlaces y molculas. Enlaces polares . Polaridad de las molculas.

http://www.colegioheidelberg.com/deps/fisicaquimicaBAK/applets/Intermoleculares2/intermolec2.htmhttp://iesdmjac.educa.aragon.es/PortalFQ/EnlacedeH/Hbonding.htmlhttp://www.quimiweb.com.ar/sitio/2009/4.B-FUERZAS_INTERMOLECULARES.pdfhttp://blog.espol.edu.ec/ldomingu/quimica/capitulo-v/http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/nieco/uniones-quimicas/enlaces-polares-1.htm?4&2http://www.textoscientificos.com/qu%EF%BF%BDca/inorg%E1%AE%A9ca/fuerzas-intermoleculareshttp://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/nieco/uniones-quimicas/momento-dipolar-1.htmhttp://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/nieco/uniones-quimicas/enlaces-polares-1.htm?4&2http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/nieco/uniones-quimicas/enlaces-polares-1.htm?4&2http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/nieco/uniones-quimicas/momento-dipolar-1.htmhttp://www.textoscientificos.com/qu%EF%BF%BDca/inorg%E1%AE%A9ca/fuerzas-intermoleculareshttp://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/nieco/uniones-quimicas/enlaces-polares-1.htm?4&2http://blog.espol.edu.ec/ldomingu/quimica/capitulo-v/http://www.quimiweb.com.ar/sitio/2009/4.B-FUERZAS_INTERMOLECULARES.pdfhttp://iesdmjac.educa.aragon.es/PortalFQ/EnlacedeH/Hbonding.htmlhttp://www.colegioheidelberg.com/deps/fisicaquimicaBAK/applets/Intermoleculares2/intermolec2.htm